Интерфейс IDE, ATA, PATA и ATAPI, что это такое и как он работает?
В истории ПК многие интерфейсы и типы разъемов были использованы, потому что по мере развития отрасли были приняты более современные и быстрые интерфейсы. Сегодня мы расскажем, что IDE интерфейс есть и как это работает, то, что, хотя сегодня оно уже исчезло в домашних ПК, широко используется в течение многих лет и, фактически, все еще используется в некоторых промышленных областях.
Как известно, в мире аппаратных интерфейсов ПК — это способы соединения между компонентами. Например, PCI-Express — это интерфейс, как и USB или SATA, поскольку они позволяют соединить одни компоненты с другими (хотя обычно это соединение компонента к материнская плата).
Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?
Параллельный ATA (PATA), первоначально AT Attachment, также известный как ATA или IDE, представляет собой стандартный интерфейс, созданный Western Digital и Compaq в 1986 году для подключения жестких дисков и приводов CD / DVD к материнской плате ПК, хотя он также использовался. вариант подключить дисководы. Стандарт по-прежнему поддерживается комитетом X3 / INCITS и использует базовые стандарты ATA и ATAPI (AT Attachment Packet Interface).
Термин IDE происходит от Интегрированная электроника привода , потому что это было название, которое Western Digital дала ему при разработке этого интерфейса, а накопители с этим интерфейсом имели максимальный размер 137 ГБ.
Действительно, мы говорим о том удлиненном интерфейсе со множеством разъемов (39 или 40 в зависимости от устройства), которые были у жестких дисков и оптических приводов прошлых лет, и чей кабель был серым, плоским и удлиненным с индивидуально изолированными контактами. В отличие от стандарта Serial ATA, как следует из названия, разъемы работают параллельно, что позволяет подключить более одного устройства к одному кабелю.
Очевидно, что на материнских платах был этот 40-контактный разъем для подключения кабелей, которые шли к жестким дискам и оптическим приводам точно так же, как мы теперь подключаем кабели данных SATA. Кстати, особенность этих блоков заключалась в том, что они питались от блока питания с помощью 4-контактных разъемов MOLEX, а не от современных разъемов SATA.
История и терминология интерфейса IDE
Стандарт изначально задумывался как «AT Bus Attachment», официально назывался AT Attachment и сокращался как «ATA», потому что его главной особенностью было прямое соединение с 16-битной шиной ISA, представленной IBM. Когда в 2003 году был представлен интерфейс SATA, исходный ATA был переименован в Parallel ATA или для краткости PATA.
Физические интерфейсы ATA стали стандартным компонентом любого ПК, сначала в адаптерах главной шины, иногда в звуковой карте, но в конечном итоге в виде двух физических интерфейсов, встроенных в южный мост материнской платы. Названные «первичным» и «вторичным» или «ведущим» и «ведомым» интерфейсами ATA, они были назначены базовым адресам 0x1F0 и 0x170 в шинных системах ISA.
- IDE и ATA-1 — Первая версия того, что сейчас известно как ATA / ATAPI, была разработана Western Digital. Первыми устройствами, использующими его, были Compaq, выпущенные в 1986 году.
- EIDE и ATA-2 : Этот стандарт был утвержден в 1994 году, а название EIDE расшифровывается как Enhanced IDE.
- АТАПИ: Первоначально интерфейс был разработан для устройств хранения данных, но ATAPI позволил развить интерфейс ATA и использовать его в других типах устройств, так как он допускал команду «извлечь», поэтому он идеально подходил, например, для дисководов гибких дисков. Он также включал команду SCSI.
- UDMA и ATA-4: Этот стандарт повысил производительность до 33 МБ / с, а в его последние версии были включены новые 80-контактные кабели, которые увеличили производительность до 133 МБ / с.
- Ультра ATA: Первоначально описанный Western Digital в 2000 году, этот интерфейс характеризовал более высокую производительность, но так и не увидел свет, потому что он совпал с временами SATA, который в конечном итоге заменил интерфейс IDE.
Главный и подчиненный диски, как они работали?
Текущий интерфейс SATA работает последовательно, поэтому невозможно подключить более одного устройства к одному кабелю для передачи данных, но параллельный интерфейс IDE позволял это. Однако, когда два устройства были подключены одним и тем же кабелем, одно должно быть обозначено как устройство 0 (ведущее), а другое как устройство 1 (ведомое). Это различие было необходимо, чтобы позволить обоим накопителям использовать один и тот же кабель для передачи данных без конфликтов, и было сделано с помощью знаменитой перемычки, встроенной в жесткие диски и оптические приводы того времени.
Устройство 0 — это диск, который появится первым в BIOS и будет использоваться для загрузки операционной системы; Другими словами, вы можете установить операционную систему на два жестких диска и изменить, с какого из них загружаться, просто изменив перемычки положения на обоих дисках, чтобы выбрать первичный и вторичный. Это заставляло ПК с интерфейсом IDE и одним жестким диском иметь перемычку в положении Master, потому что в противном случае BIOS не знал, откуда ПК должен загружаться, хотя это было решено в более поздних версиях с помощью специальной конфигурации под названием « Не замужем».
SATA to Parallel ATA — переходник от GIGABYTE: работа с PATA DVD-ROM и HDD.
Как известно, в мире аппаратных интерфейсов ПК — это способы соединения между компонентами. Например, PCI-Express — это интерфейс, как и USB или SATA, поскольку они позволяют соединить одни компоненты с другими (хотя обычно это соединение компонента к материнская плата).
- Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?
- История и терминология интерфейса IDE
- Главный и подчиненный диски, как они работали?
Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?
Параллельный ATA (PATA), первоначально AT Attachment, также известный как ATA или IDE, представляет собой стандартный интерфейс, созданный Western Digital и Compaq в 1986 году для подключения жестких дисков и приводов CD / DVD к материнской плате ПК, хотя он также использовался. вариант подключить дисководы. Стандарт по-прежнему поддерживается комитетом X3 / INCITS и использует базовые стандарты ATA и ATAPI (AT Attachment Packet Interface).
Термин IDE происходит от Интегрированная электроника привода , потому что это было название, которое Western Digital дала ему при разработке этого интерфейса, а накопители с этим интерфейсом имели максимальный размер 137 ГБ.
Действительно, мы говорим о том удлиненном интерфейсе со множеством разъемов (39 или 40 в зависимости от устройства), которые были у жестких дисков и оптических приводов прошлых лет, и чей кабель был серым, плоским и удлиненным с индивидуально изолированными контактами. В отличие от стандарта Serial ATA, как следует из названия, разъемы работают параллельно, что позволяет подключить более одного устройства к одному кабелю.
Очевидно, что на материнских платах был этот 40-контактный разъем для подключения кабелей, которые шли к жестким дискам и оптическим приводам точно так же, как мы теперь подключаем кабели данных SATA. Кстати, особенность этих блоков заключалась в том, что они питались от блока питания с помощью 4-контактных разъемов MOLEX, а не от современных разъемов SATA.
Новые технологии IDE: Ultra ATA/133 и 66 МГц PCI
Несмотря на непрекращающиеся споры между любителями SCSI и IDE, становится ясно, что винчестеры IDE завоевывают рынок и сегодня занимают даже большую его часть, чем раньше. В то время как винчестеры SCSI продолжают доминировать на рынке серверов и рабочих станций, все больше любителей SCSI переходят на IDE. Дело в том, что винчестеры IDE практически сравнялись со SCSI как по части производительности, так и надежности. К тому же интеграция контроллеров IDE RAID на материнскую плату, позволяющих создать высокоскоростной массив RAID-0, стала достойной альтернативой использования одиночных винчестеров SCSI.
По мере расширения рынка IDE, всегда находятся компании, которые пытаются чем-то выделиться среди конкурентов. Наиболее ярким примером решения проблем, о существовании которых до этого никто даже не догадывался, может послужить компания Maxtor. Она недавно выпустила на рынок новые винчестеры Ultra ATA/133 и периферию к ним, которые позволяют увеличить производительность интерфейса дисков на 33%.
Но вряд ли можно сказать, что пропускная способность интерфейса Ultra ATA/100 не удовлетворяет нуждам имеющихся винчестеров. Безусловно, скорости винчестеров постоянно увеличиваются, но пропускная способность интерфейса никогда не становилась узким местом. Даже самые быстрые винчестеры IDE не могут перешагнуть за черту 45 Мбайт/с (скорость чтения данных с пластин), и поэтому проблемным местом становится не интерфейс, а собственно винчестер.
Maxtor разработала новый стандарт Ultra ATA/133 в одиночку, попытавшись изменить судьбу развития этой сферы индустрии. Обычно подобными вещами занимаются консорциумы, состоящие из многих производителей винчестеров и контроллеров. За последнее время это единственный случай, когда одна компания взяла всю инициативу на себя.
В то время как Maxtor пытается продвигать Ultra ATA/133, все остальные производители винчестеров избегают этой технологии и начинают разрабатывать продукты, поддерживающие новый стандарт Serial ATA. Даже сама Maxtor готовится к этому событию, чтобы удержать свою позицию на рынке к концу года, но все же компания позиционирует Ultra ATA/133 как отличное переходное решение между Ultra ATA/100 и Serial ATA.
Итак, мы поставили своей целью сравнить интерфейс ATA/133 с предыдущими интерфейсами ATA и проверить, дает ли он хоть какой-нибудь заметный прирост производительности и стоит ли тратить деньги на новые продукты, поддерживающие стандарт ATA/133. Но кроме этого в обзор войдет одна из разрабатываемых карт 66 МГц PCI компании Promise, благодаря которой мы сможем проверить, влияет ли увеличение скорости PCI на производительность новых винчестеров. Но прежде чем перейти к тестированию, давайте познакомимся поближе с технологиями Ultra ATA/133 и 66-МГц PCI.
64-бит и 66 МГц PCI
По мере развития плат PCI и увеличения передаваемых ими данных, они требуют все больше пропускной способности от устаревшей спецификации 33МГц PCI. Такие устройства как Ultra160/320 SCSI RAID или Gigabit Ethernet могут и вовсе исчерпать все возможности и без того перегруженной шины PCI. На шине возникают задержки, поскольку различные устройства PCI начинают воевать друг с другом за пропускную способность шины. Данная проблема уже многократно решалась различными способами, в результате таким картам предоставлялись быстрые интерфейсы PCI.
Самый распространенный способ увеличения пропускной способности шины – это увеличение скорости разъемов PCI. Это можно сделать двумя способами, которые, кстати говоря, не исключают совместного применения. Один из них состоит в увеличении объема данных, передаваемых карте за один такт (переход от 32 к 64 битам), а второй в увеличении частоты шины (с 33МГц до 66МГц). Оба способа практически удваивают скорость интерфейса. Если же применить их вместе, то теоретически производительность должна возрасти в 4 раза. Вот таблица, отражающая положение вещей с точки зрения теории.
| 32-бит, 33 МГц PCI = 133 Мбайт/с | 64-бит, 33 МГц PCI = 266 Мбайт/с |
| 32-бит, 66 МГц PCI = 266 Мбайт/с | 64-бит, 66 МГц PCI = 533 Мбайт/с |
Как видите, при использовании новых технологий скорость разъема PCI может стать очень большой. Однако мы не наблюдаем массового перехода на эти технологии по причине сложности реализации 64-битной 66 МГц PCI шины на материнской плате. Во-первых, использование 64-битного слота возможно только при специализированном 64-битном южном мосте, который сможет правильно формировать 64-битные пакеты данных. Intel и AMD уже создали 64-битные чипсеты для материнских плат, но они довольно дорогие. Шина 66 МГц требует очень качественной сборки и специальной разводки, поэтому скоростную шину PCI сложно реализовать. Вот почему 66МГц PCI до сих пор остается на территории серверов. Прирост производительности за счет этой технологии пока что не стоит денег, которые придется за него платить. К тому же карты, работающие на 66МГц PCI – редкое явление в наши дни.
Вот 3 «стандартных» типа разъемов PCI, которые реализованы сегодня. На всем рынке существует шесть разновидностей, но на сервера и рабочие станции обычно устанавливают эти три.
| 32-бит, 33 МГц PCI (5В) |
| 64-бит, 33 МГц PCI (5В) |
| 64-бит, 66 МГц PCI (3.3В) |
Как ни странно, не любая PCI карта сможет работать с такой шиной. Новая 64-битная шина PCI создавались с учетом поддержки старого 32-битного режима. Так что большинство 32-битных карт PCI все же будут работать без всяких проблем (но не получат от такой шины никакого преимущества). Если у вашей 32-битной карты PCI есть две выемки, то она будет работать в любом 64-битном разъеме, указанном выше. Если же на ней только одна выемка, то у вас карта, которая поддерживает либо 5В питание, либо 3,3В. Если выемка ближе к передней части платы, то у вас карта на 3,3В. Если же наоборот, то карта на 5В.
Большинство новых 64-битных карт PCI на 66МГц несовместимы со старыми разъемами PCI на 33МГц. Они могут быть установлены только в новые специальные разъемы. 64-битные карты PCI на 66 МГц – очень большая редкость на сегодняшний день. Они используются только для ОЧЕНЬ требовательных к пропускной способности устройств PCI, так что вам они вряд ли понадобятся, пока вы не займетесь сооружением серверов.
Самой большой проблемой, впрочем, является ситуация, когда на шине используется несколько высокоскоростных PCI устройств, тогда пропускная способность должна быстро исчерпаться. Как Intel, так и AMD разработали протоколы, которые могут резервировать определенные уровни пропускной способности, достаточные для любого PCI устройства.
Пример реализации ATA-133, 66 МГц PCI системы
Организация высокоскоростного интерфейса IDE не представляется сложной, если иметь нужные компоненты. Контроллеры и жесткие диски Ultra ATA/133 уже можно купить практически в любом магазине, причем они не очень дорого стоят. Но вот достать материнскую плату с разъемами PCI на 66МГц будет затруднительно. Для нашего тестирования мы собрали тестовую систему ATA/133 (DMA-6) с использованием следующих устройств.
Promise Ultra133 TX2
Maxtor DiamondMax D740X
Мы взяли материнскую плату Asus A7M266-D с двумя процессорами Athlon. Благодаря новому южному мосту AMD 768 на плате реализованы два 64-битных разъема PCI на 66МГц. Они также допускают использование и 32-битных карт на 33МГц и на 66МГц. Большинство плат для AMD Athlon MP и Intel Pentium 4 Xeon будут поддерживать 64-битную шину PCI, как и большинство чипсетов от Serverworks. Но на данный момент количество материнских плат, поддерживающих такую скорость PCI можно сосчитать по пальцам на одной руке.
Мы также протестировали винчестер Matrox D740X и на старых контроллерах ATA, чтобы проверить, существует ли разница между «вчерашними» контроллерами Ultra ATA/66 и Ultra ATA/100 и «сегодняшним» контроллером Ultra ATA/133. Контроллеры Ultra ATA/66 и 100 были взяты также от Promise (Ultra66 и Ultra100 соответственно) и работали в 32-битном режиме на 33МГц слотах. В виду того, что ATA/133 использует такой же 40-контактный 80-проводной шлейф, мы использовали один и тот же шлейф во всех тестах.
Конфигурация системы
- Память DDR работает с задержкой CAS 2
- Promise Ultra ATA 66/100 использует встроенные драйверы Windows XP
- Promise Ultra ATA/133 использует поставляемые драйверы Windows XP
- Перед тестированием все винчестеры были форматированы в NTFS.
- ATTO DiskTools Bench32 2.02
- ZD Winbench 99 High-End Diskmark
- ZD Winbench 99 Business Diskmark
- SiSoft Sandra File System Benchmark
ATTO DiskTools Скорость записи
| Размер | ATA-133 66 МГц PCI | ATA-133 33 МГц PCI | ATA-100 33 МГц PCI | ATA-66 33 МГц PCI |
| 0.5 Кб | 2795 | 2723 | 2732 | 2696 |
| 1.0 Кб | 5587 | 5520 | 5520 | 5417 |
| 2.0 Кб | 11014 | 8856 | 8494 | 8476 |
| 4.0 Кб | 21354 | 13115 | 12397 | 10357 |
| 8.0 Кб | 35562 | 15456 | 12912 | 11983 |
| 16.0 Кб | 33304 | 16856 | 14561 | 12987 |
| 32.0 Кб | 24612 | 17649 | 14561 | 13597 |
| 64.0 Кб | 28240 | 18061 | 17618 | 13881 |
| 128.0 Кб | 33304 | 18459 | 17630 | 13881 |
| 256.0 Кб | 33304 | 18414 | 17630 | 13881 |
| 512.0 Кб | 33352 | 18459 | 17630 | 13881 |
| 1024.0 Кб | 33192 | 18447 | 17456 | 13881 |
Если внимательно посмотреть на таблицу, то можете увидеть, что переход на Ultra ATA/133 c Ultra ATA/100 не дает особенных преимуществ. Конечно, есть небольшой прирост, но обыкновенный пользователь этого просто не заметит. Но переход на 66МГц шину PCI, ATA/133 приводит к заметному приросту производительности, намного большему, чем мы могли предположить. Перед тестом мы считали, что прирост будет около 5%, не более. Это просто поразительно! К концу теста ATA/133 на 66МГц PCI превосходил ATA/133 на шине 33МГц почти вдвое!
ATTO DiskTools Скорость чтения
(Больше – лучше) Размер
| ATA-133 66 МГц PCI | ATA-133 33 МГц PCI | ATA-100 33 МГц PCI | ATA-66 33 МГц PCI | |
| 0.5 Кб | 11888 | 11325 | 11085 | 9796 |
| 1.0 Кб | 14821 | 11339 | 11085 | 9389 |
| 2.0 Кб | 29045 | 18435 | 15458 | 12682 |
| 4.0 Кб | 31198 | 27868 | 23485 | 20287 |
| 8.0 Кб | 35631 | 35562 | 33896 | 33222 |
| 16.0 Кб | 41630 | 38604 | 37631 | 35631 |
| 32.0 Кб | 41630 | 41527 | 37631 | 35631 |
| 64.0 Кб | 41838 | 41734 | 37631 | 35805 |
| 128.0 Кб | 41630 | 41734 | 40783 | 35805 |
| 256.0 Кб | 41838 | 41734 | 41523 | 35805 |
| 512.0 Кб | 41739 | 41527 | 41523 | 35805 |
| 1024.0 Кб | 41739 | 41739 | 41523 | 35805 |
К сожалению, при чтении с диска новый интерфейс уже не имеет такого преимущества, как при записи. В этом тесте 66МГц контроллер лидировал при размерах около 2,0Кб, но при 41,8Мб сравнялся с остальными. Скорее всего, дело в скорости чтения собственно с пластины диска и контроллер здесь не в силах помочь. Этот тест показал, что в реальных условиях нет абсолютно никакой разницы при использовании контроллеров ATA/100 и ATA/133. Даже Promise Ultra ATA/66 теоретически может предоставить достаточную пропускную способность для этого винчестера, потому что максимальная скорость чтения в среднем составляет 35,8Мб/с.
Тест файловой системы
ZDBop тестирует работу основных приложений Windows.
Winbench 99 — Business Disk Performance
Winbench 99 — High-End Disk Performance
Синтетические тесты Sandra и ZD не позволяют реально оценить ситуацию, но они все же показывают относительные отличия, которые определенно имеют место. На протяжении трех тестов мы видим, что при работе на 33МГц АТА/133 получает небольшое преимущество перед ATA/100, но при переходе на 66МГц разница становится заметнее.
Заключение
За небольшое время использования нового диска и контроллера IDE мы были приятно удивлены приростом производительности при использовании одного диска. Когда Ultra ATA/133 и контроллеры PCI IDE RAID на 66МГц появятся на массовом рынке, производительности систем заметно возрастет.
Ultra ATA/133 большей частью все же кажется чисто маркетинговой технологией, а не новым интерфейсом, призванным дать пользователю невиданную доселе производительность. Переход с Ultra ATA/100 на Ultra ATA/133 не приведет к заметным результатам. Только если вам нравится обладать всеми новинками, которые можно достать, вам понравится такой апгрейд.
Но с другой стороны технология 66-МГц PCI впечатляет. При перемещении карты Promise ATA/133 в 66МГц разъем PCI прирост производительности оказался уже не таким маленьким. Если такое происходит с Promise ATA/133, остается только догадываться, к чему это приведет при использовании страдающих от недостатка пропускной способности устройств, таких как SCSI RAID, high-end звуковых карт или самых быстрых адаптеров Ethernet. Но, к сожалению, в виду редкости материнских плат с 66МГц PCI и совместимых карт, не так много пользователей смогут насладиться этим новшеством.
Демонстрация работы 66МГц PCI показывает, что в шине еще есть место для улучшений. После того, как 66МГц PCI станет общедоступной, равно как и периферия, требующая высокой пропускной способности, «ширины» шины хватит еще лет на десять, а может и больше.
Комментировать ( )
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
История и терминология интерфейса IDE
Стандарт изначально задумывался как «AT Bus Attachment», официально назывался AT Attachment и сокращался как «ATA», потому что его главной особенностью было прямое соединение с 16-битной шиной ISA, представленной IBM. Когда в 2003 году был представлен интерфейс SATA, исходный ATA был переименован в Parallel ATA или для краткости PATA.
Физические интерфейсы ATA стали стандартным компонентом любого ПК, сначала в адаптерах главной шины, иногда в звуковой карте, но в конечном итоге в виде двух физических интерфейсов, встроенных в южный мост материнской платы. Названные «первичным» и «вторичным» или «ведущим» и «ведомым» интерфейсами ATA, они были назначены базовым адресам 0x1F0 и 0x170 в шинных системах ISA.
Это существующие типы или поколения:
- IDE и ATA-1 — Первая версия того, что сейчас известно как ATA / ATAPI, была разработана Western Digital. Первыми устройствами, использующими его, были Compaq, выпущенные в 1986 году.
- EIDE и ATA-2 : Этот стандарт был утвержден в 1994 году, а название EIDE расшифровывается как Enhanced IDE.
- ATAPI: Первоначально интерфейс был разработан для устройств хранения данных, но ATAPI позволил развить интерфейс ATA и использовать его в других типах устройств, так как он допускал команду «извлечь», поэтому он идеально подходил, например, для дисководов гибких дисков. Он также включал команду SCSI.
- UDMA и ATA-4: Этот стандарт повысил производительность до 33 МБ / с, а в его последние версии были включены новые 80-контактные кабели, которые увеличили производительность до 133 МБ / с.
- Ультра ATA: Первоначально описанный Western Digital в 2000 году, этот интерфейс характеризовал более высокую производительность, но так и не увидел свет, потому что он совпал с временами SATA, который в конечном итоге заменил интерфейс IDE.
История
Шлейфы ATA (IDE): 40-проводной сверху, 80-проводной с кабельной выборкой снизу
Предварительное название интерфейса было PC/AT Attachment
(«Соединение с PC/AT»), так как он предназначался для подсоединения к 16-битной шине ISA, известной тогда как
шина AT
. В окончательной версии название переделали в
«AT Attachment»
для избежания проблем с торговыми марками.
Первоначальная версия стандарта была разработана в 1986 году фирмой Western Digital и по маркетинговым соображениям получила название IDE
(англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод»). Оно подчеркивало важное нововведение: контроллер привода располагается в нём самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST-412. Это позволило улучшить характеристики накопителей (за счёт меньшего расстояния до контроллера), упростить управление им (так как контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода) и удешевить производство (контроллер привода мог быть рассчитан только на «свой» привод, а не на все возможные; контроллер канала же вообще становился стандартным). Следует отметить, что контроллер канала IDE правильнее называть
хост-адаптером
, поскольку он перешёл от прямого управления приводом к обмену данными с ним по протоколу.
В стандарте АТА определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды.
Интерфейс имеет 8 регистров, занимающих 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных составляет 16 бит. Количество каналов, присутствующих в системе, может быть больше 2. Главное, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. К каждому каналу можно подключить 2 устройства (master и slave), но в каждый момент времени может работать лишь одно устройство.
Принцип адресации CHS заложен в названии. Сперва блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку (Cylinder), после этого выбирается требуемая головка (Head), а затем считывается информация из требуемого сектора (Sector).
Стандарт EIDE
(англ. Enhanced IDE — «расширенный IDE»), появившийся вслед за IDE, позволял использование приводов ёмкостью, превышающей 528 Мб (504 МиБ), вплоть до 8,4 Гб. Хотя эти аббревиатуры возникли как торговые, а не официальные названия стандарта, термины
IDE
и
EIDE
часто употребляются вместо термина
ATA
. После введения в 2003 году стандарта
Serial ATA
(«последовательный ATA») традиционный ATA стали именовать
Parallel ATA
, имея в виду способ передачи данных по параллельному 40- или 80-жильному кабелю.
Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном — использующими сменные носители. К числу таких устройств относятся приводы CD-ROM и DVD-ROM, ленточные накопители, а также дискеты большой ёмкости, такие, как ZIP и флоптические (используют магнитные головки с лазерным наведением[1][2]) диски (LS-120/240). Кроме того, из файла конфигурации ядра FreeBSD можно сделать вывод, что на шину ATAPI подключали даже накопители на гибких магнитных дисках (дискета). Этот расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface
(ATAPI), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит как
ATA/ATAPI
. ATAPI практически полностью совпадает со SCSI на уровне команд и, по сути, есть «SCSI по ATA-кабелю».
Первоначально интерфейсы для подключения приводов CD-ROM не были стандартизованы и являлись проприетарными разработками производителей приводов. В результате для подключения CD-ROM было необходимо устанавливать отдельную плату расширения, специфичную для конкретного производителя, например, для Panasonic (существовало не менее 5 специфичных вариантов интерфейсов, предназначенных для подключения CD-ROM). Некоторые варианты звуковых карт, например, Sound Blaster, оснащались именно такими портами (часто привод CD-ROM и звуковая плата поставлялись в виде мультимедиа-комплекта). Появление ATAPI позволило стандартизировать всю эту периферию и дать возможность подключать её к любому контроллеру, к которому можно подключить жесткий диск.
Другим важным этапом в развитии ATA стал переход от PIO (англ. Programmed input/output — программный ввод-вывод) к DMA (англ. Direct memory access — прямой доступ к памяти). При использовании PIO считыванием данных с диска управлял центральный процессор компьютера, что приводило к повышенной нагрузке на процессор и замедлению работы в целом. По причине этого компьютеры, использовавшие интерфейс ATA, обычно выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, использовавшие SCSI и другие интерфейсы. Введение DMA существенно снизило затраты процессорного времени на операции с диском.
В данной технологии потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия процессора, который выдаёт лишь команды на выполнение того или иного действия. При этом жёсткий диск выдаёт сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер выдаёт сигнал DMACK, и жёсткий диск начинает выдавать данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает данные в память без участия процессора.
Операция DMA возможна, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой, в противном случае возможен лишь режим PIO.
В дальнейшем развитии стандарта (АТА-3) был введён дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33).
Этот режим имеет временные характеристики DMA Mode 2, однако данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW. Это вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Также введена проверка на чётность CRC, что повышает надёжность передачи информации.
В истории развития ATA был ряд барьеров, связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации и технике программирования, были преодолены. К их числу относятся ограничения на максимальный размер диска в 504 МиБ, около 8 ГиБ, около 32 ГиБ, и 128 ГиБ. Существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода-вывода в операционных системах, не соответствующих стандартам ATA.
Оригинальная спецификация АТА предусматривала 28-битный режим адресации. Это позволяло адресовать 228 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый, что давало максимальную ёмкость в 137 Гб (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 Гб), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 Мб). Для преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем и это ограничение было снято, что позволило адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и все 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путём записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).
Адресация регистров организована при помощи трёх адресных линий DA0-DA2. Первый регистр с адресом 0 является 16-разрядным и используется для передачи данных между диском и контроллером. Остальные регистры 8-битные и используются для управления.
Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя таким образом возможный предел до 128 ПиБ (144 петабайт).
Эти ограничения на размер могут проявляться в том, что система думает, что объём диска меньше его реального значения, или вовсе отказывается загружаться и виснет на стадии инициализации жёстких дисков. В некоторых случаях проблему удаётся решить обновлением BIOS. Другим возможным решением является использование специальных программ, таких, как Ontrack DiskManager, загружающих в память свой драйвер до загрузки операционной системы. Недостатком таких решений является то, что используется нестандартная разбивка диска, при которой разделы диска оказываются недоступны, в случае загрузки, например, с обычной DOS-овской загрузочной дискеты. Впрочем, многие современные операционные системы (начиная от Windows NT4 SP3) могут работать с дисками большего размера, даже если BIOS компьютера этот размер корректно не определяет.
Главный и подчиненный диски, как они работали?
Текущий интерфейс SATA работает последовательно, поэтому невозможно подключить более одного устройства к одному кабелю для передачи данных, но параллельный интерфейс IDE позволял это. Однако, когда два устройства были подключены одним и тем же кабелем, одно должно быть обозначено как устройство 0 (ведущее), а другое как устройство 1 (ведомое). Это различие было необходимо, чтобы позволить обоим накопителям использовать один и тот же кабель для передачи данных без конфликтов, и было сделано с помощью знаменитой перемычки, встроенной в жесткие диски и оптические приводы того времени.
Устройство 0 — это диск, который появится первым в BIOS и будет использоваться для загрузки операционной системы; Другими словами, вы можете установить операционную систему на два жестких диска и изменить, с какого из них загружаться, просто изменив перемычки положения на обоих дисках, чтобы выбрать первичный и вторичный. Это заставляло ПК с интерфейсом IDE и одним жестким диском иметь перемычку в положении Master, потому что в противном случае BIOS не знал, откуда ПК должен загружаться, хотя это было решено в более поздних версиях с помощью специальной конфигурации под названием « Не замужем».
Часть 1
Сегодня, уважаемые читатели, я бы хотел поговорить с Вами о том, что такое ATA/ATAPI контроллеры, откуда появился интерфейс IDE и что это такое?
Для начала давайте с Вами усвоим необходимый минимум теории. Когда-то очень давно (еще в прошлом тысячелетии :)) разработала параллельный интерфейс подключения жестких дисков.
Новым и важным в этом было то, что контроллер (управлявший всеми операциями ввода-вывода) был интегрирован в сам привод, а не вынесен в виде отдельной платы расширения, как раньше. Это позволяло:
- убыстрить работу устройства
- удешевить производство
- и упростить схему обмена данными с накопителем
Давайте сразу разберем основные аббревиатуры, чтобы потом не путаться. Сначала интерфейс получил название «IDE» (Integrated Drive Electronics — «Диск со встроенным контроллером»), но проблема заключалась в том, что это было слишком общее определение, под которое могло подойти много чего, имеющего «диск» и «контроллер». В связи с этим был разработан стандарт, который получил название «ATA» (анг. AT Attachment). После появления устройств SATA, это название было изменено на PATA (Parallel ATA).
Многие компьютерщики иногда говорят IDE вместо ATA или — наоборот. В принципе, это — одно и то же, просто правильнее — ATA
Atapi: внутренний разъем Atapi — что это?
Что собой представляет интерфейс IDE (ATA, PATA и ATAPI) и как он работает?
В данной статье мы разберем, понятие интерфейса ПК и подробно осветим работу IDE или ATA. Коснемся истории создания данного интерфейса, его работы и возможности. Нужно понимать, что сейчас ATA широко не применяется на домашних ПК и является устаревшим интерфейсом. Со временем были придуманы новые, более быстрые и надежные шины и типы разъемов для ПК, такие как SATA, eSATA, USB и Thunderbolt.Однако нельзя сказать, что IDE больше не используется. Этот интерфейс актуален для подключения старых устройств, таких как дисководы DVD и CD дисков и винчестеры (НЖМД).
Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?
Определение интерфейс ПК означает комплекс или систему средств сопряжения и связи компьютеров, таких как шины, сигналы, алгоритмы и электронные схемы. Соответственно функция данного устройства – обмен информацией между устройствами. Требования к этой совокупности определяется стандартом.
Суть ATA или IDE в параллельном подключении накопителей к ПК. То есть количество каналов, подключенных к системе, может быть не больше 2х. К примеру, у SATA последовательное подключение, но у каждого устройства отдельный кабель, через который идет передача данных в обоих направлениях.
У IDE использовался кабель с большой площадью, не более 46 см и 40контакный. Ограничение длинны кабеля было обусловлено попыткой избежать появления помех и искажений сигнала при передаче данных. Ширина шины данных была 16 бит. К каждому каналу интерфейса подключались до 2х устройств, которые назывались MASTER и SLAVE.
История и терминология интерфейса IDE
Название ATA — аббревиатура A это Advanced, T — Technology, а A -Attachment; IDE в свою очередь расшифровывается как Integrated Drive Electronics.
Интерфейс был изобретен в 1986 году фирмой Western Digital. В 1990е годы интерфейс IDE был ужестандартом на ПК IBM. В то время данный интерфейс ввел множество важных новшеств, таких как: улучшение характеристик накопителей, благодаря уменьшенному расстоянию до контроллера (так как он располагался в нем самом), упрощение управления и снижение цены на производство. Можно сказать IDE стал универсальным «проводником» для подключения: дискет, оптических дисководов, жестких дисков к ПК, и передачи информации.
Со временем интерфейс улучшался и сейчас можно выделить несколько видов или поколений:
ATAPI: интерфейс для хранения данных, допускал команду «извлечь», поэтому он подходил для работы с дискетами. Так же стала доступна команда SCSI.
UDMA и ATA4: компания разработала новый стандарт, который смог повысить сигнал до 33 МБ / с, а в дальнейшем увеличение производительности до 133 МБ / с, благодаря 80-контактным кабелям. Сам разъём при этом не претерпел изменений.
Ультра ATA: характеризовал более высокую производительность, но так и не вышел.
Сейчас ATA ушел на второй план благодаря шине SATA или Serial ATA и стал называться PATA (Parralel ATA).
Главный и подчиненный диски, как они работали?
Как было описано ранее, к каждому каналу ATA можно было подключить до 2х устройств. Однако когда два устройства подключались к одному шлейфу, одно из них обозначалось 0 (ведущее — мастер) устройство, а второе, как устройство 1 (ведомое). Это было необходимо для предотвращения ошибок в процессе работы. Ведущее устройство (master) шло первым в списке дисков операционной системы, вслед за ним ведомое (slave). Если на шлейфе было подключено только одно устройство, то оно обозначалось как Мастер или ведущее.
Detected ATA/ATAPI devices, problem!
Topic Search 
Topic Options
Newbie
Thanks(0)
I also have 4 x 4GB RAM installed but it is not running in Dual or Quad Channel, only Single.
ASROCK Extreme 4 970
FX 8320
RX480 GB
4 x 4GB Ripjaw RAM (16GB)
500w evga 80+ PSU
2 x Samsung 160GB SSD
Moderator Group
Thanks(0)
I also have 4 x 4GB RAM installed but it is not running in Dual or Quad Channel, only Single.
ASROCK Extreme 4 970
FX 8320
RX480 GB
4 x 4GB Ripjaw RAM (16GB)
500w evga 80+ PSU
2 x Samsung 160GB SSD
After you see that message, does the PC boot into Windows, with your OC applied? Given the message, it does not seem it does.
That message is normally shown when an OC fails, and the PC cannot start the OS. That message is from the Boot Failure Guard feature. It is not telling you the OC was acknowledged.
Boot Failure Guard (BFG) is an option in the Boot screen in the UEFI/BIOS, enabled by default. It has a related option, Boot Failure Guard Count, which sets the number of times the PC tries to boot before it gives up, displays the message you included above, and resets the UEFI/BIOS options you changed for your OC to the stock/default values.
You should be able to detect the board/PC trying to start three times, which is the usual default setting of the Boot Failure Guard Count option. After the third attempt, you then see that message.
After you see this message, if you do nothing, and the PC continues to boot, what speed is the CPU running at, your OC or stock speed? If what you described is happening, you should not find any OC applied.
You can check the UEFI/BIOS after this happens, which either has reset your OC option settings to their defaults, or leaves them displayed, but booted the PC at the default option settings. If you then saved and exited the UEFI with the OC options unchanged, you would again go through three attempts to boot the PC, which should fail, and you would again see that message. Is this what happens?
If that is correct, your OC is failing every time for some reason.
How are you trying to OC, by manually setting options in the OC Tweaker screen? What options are you adjusting and to what values?
What are you using for a CPU cooler?
Your memory being in single channel mode, what is telling you that? Your CPU is only capable of providing dual channel memory, but you can use two memory DIMMs per channel for a higher capacity per channel.
Is your 16GB of memory from one kit of Ripjaws memory? If it is really running in single channel mode, that could be caused by an incompatibility or running at too high a speed, or not being configured correctly.